没有malloc的完全封装

Question

我正在试验 C11 和 VLA，试图在堆栈上声明一个只有不完整声明的结构变量。目标是提供一种机制来创建某种结构类型的变量而不显示内部结构(如 PIMPL 习惯用法)，但不需要在堆上创建变量并返回指向它的指针。此外，如果结构布局发生变化，我不想重新编译每个使用该结构的文件。

我已经成功编写了以下程序:

私有(private).h:

#ifndef PRIVATE_H_
#define PRIVATE_H_

typedef struct A{
    int value;
}A;

#endif /* PRIVATE_H_ */

公共(public).h:

#ifndef PUBLIC_H_
#define PUBLIC_H_

typedef struct A A;

size_t A_getSizeOf(void);

void A_setValue(A * a, int value);

void A_printValue(A * a);

#endif /* PUBLIC_H_ */

实现.c:

#include "private.h"
#include "stdio.h"

size_t A_getSizeOf(void)
{
    return sizeof(A);
}

void A_setValue(A * a, int value)
{
    a->value = value;
}

void A_printValue(A * a)
{
    printf("%d\n", a->value);
}

主.c:

#include <stdalign.h>
#include <stddef.h>

#include "public.h"

#define createOnStack(type, variable) \
    alignas(max_align_t) char variable ## _stack[type ## _getSizeOf()]; \
    type * variable = (type *)&variable ## _stack

int main(int argc, char *argv[]) {
    createOnStack(A, var);

    A_setValue(var, 5335);
    A_printValue(var);
}

我已经测试了这段代码，它似乎可以工作。但是，我不确定我是否忽略了一些可能是危险的或不可移植的，或者可能会损害性能的东西(比如别名、对齐或类似的东西)。另外我想知道在 C 中是否有更好的(可移植的)解决方案来解决这个问题。

Answer 1

这当然违反了有效的类型规则(又名严格别名)，因为 C 语言不允许类型 char [] 的对象通过不具有该类型的指针访问(或兼容的)。

您可以通过-fno-strict-aliasing 等编译器标志或

等属性禁用严格别名分析

#ifdef __GNUC__
#define MAY_ALIAS __attribute__((__may_alias__))
#else
#define MAY_ALIAS
#endif

(感谢 R.. 指出后者)，但即使您不这样做，在实践中，应该一切正常，只要您只能使用变量的专有名称来初始化类型化指针。

就个人而言，我会将您的声明简化为

#define stackbuffer(NAME, SIZE) \
    _Alignas (max_align_t) char NAME[SIZE]

typedef struct Foo Foo;
extern const size_t SIZEOF_FOO;

stackbuffer(buffer, SIZEOF_FOO);
Foo *foo = (void *)buffer;

替代方法是使用非标准的 alloca()，但该“函数”有其自身的一系列问题。